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authorAlain <mceagle117@gmail.com>2022-08-18 11:46:08 +0200
committerAlain <mceagle117@gmail.com>2022-08-18 11:46:08 +0200
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index c5ece66..13d8109 100644
--- a/buch/papers/parzyl/teil1.tex
+++ b/buch/papers/parzyl/teil1.tex
@@ -27,50 +27,50 @@ mit Hilfe der Whittaker Gleichung gelöst.
\begin{definition}
Die Funktionen
\begin{equation*}
- M_{k,m}(z) =
- e^{-z/2} z^{m+1/2} \,
+ M_{k,m}(x) =
+ e^{-x/2} x^{m+1/2} \,
{}_{1} F_{1}
(
{\textstyle \frac{1}{2}}
- + m - k, 1 + 2m; z)
+ + m - k, 1 + 2m; x) \qquad x \in \mathbb{C}
\end{equation*}
und
\begin{equation*}
- W_{k,m}(z) = \frac{
+ W_{k,m}(x) = \frac{
\Gamma \left( -2m\right)
}{
\Gamma \left( {\textstyle \frac{1}{2}} - m - k\right)
}
- M_{-k, m} \left(z\right)
+ M_{-k, m} \left(x\right)
+
\frac{
\Gamma \left( 2m\right)
}{
\Gamma \left( {\textstyle \frac{1}{2}} + m - k\right)
}
- M_{k, -m} \left(z\right)
+ M_{k, -m} \left(x\right)
\end{equation*}
- gehören zu den Whittaker Funktionen und sind die Lösungen
+ gehören zu den Whittaker Funktionen und sind Lösungen
von der Whittaker Differentialgleichung
\begin{equation}
- \frac{d^2W}{d z^2} +
- \left(-\frac{1}{4} + \frac{k}{z} + \frac{\frac{1}{4} - m^2}{z^2} \right) W = 0.
+ \frac{d^2W}{d x^2} +
+ \biggl( -\frac{1}{4} + \frac{k}{x} + \frac{\frac{1}{4} - m^2}{x^2} \biggr) W = 0.
\label{parzyl:eq:whitDiffEq}
\end{equation}
\end{definition}
Es wird nun die Differentialgleichung bestimmt, welche
\begin{equation}
- w = z^{-1/2} W_{k,-1/4} \left({\textstyle \frac{1}{2}} z^2\right)
+ w = x^{-1/2} W_{k,-1/4} \left({\textstyle \frac{1}{2}} x^2\right)
\end{equation}
als Lösung hat.
Dafür wird $w$ in \eqref{parzyl:eq:whitDiffEq} eingesetzt, woraus
\begin{equation}
- \frac{d^2 w}{dz^2} - \left(\frac{1}{4} z^2 - 2k\right) w = 0
+ \frac{d^2 w}{dx^2} - \left(\frac{1}{4} x^2 - 2k\right) w = 0
\label{parzyl:eq:weberDiffEq}
\end{equation}
resultiert. Diese Differentialgleichung ist dieselbe wie
-\eqref{parzyl:sep_dgl_2} und \eqref{parzyl:sep_dgl_2}, welche somit
+\eqref{parzyl:sep_dgl_1} und \eqref{parzyl:sep_dgl_2}, welche somit
$w$ als Lösung haben.
%Da es sich um eine Differentialgleichung zweiter Ordnung handelt, hat sie nicht nur
%eine sondern zwei Lösungen.
@@ -96,41 +96,41 @@ $w$ als Lösung haben.
%\end{align}
In der Literatur gibt es verschiedene Standartlösungen für
-\eqref{parzyl:eq:weberDiffEq} präsentiert, wobei die Differentialgleichung jeweils
+\eqref{parzyl:eq:weberDiffEq}, wobei die Differentialgleichung jeweils
unterschiedlich geschrieben wird.
Whittaker und Watson zeigen in \cite{parzyl:whittaker} die Lösung
\begin{equation}
- D_n(z) = 2^{\frac{1}{2}n + \frac{1}{2}} z^{-\frac{1}{2}} W_{n/2 + 1/4, -1/4}\left(\frac{1}{2}z^2\right)
+ D_n(x) = 2^{\frac{1}{2}n + \frac{1}{2}} x^{-\frac{1}{2}} W_{n/2 + 1/4, -1/4}\left(\frac{1}{2}x^2\right),
\end{equation}
welche die Differentialgleichung
\begin{equation}
- \frac{d^2D_n(z)}{dz^2} + \left(n + \frac{1}{2} - \frac{1}{4} z^2\right)D_n(z) = 0
+ \frac{d^2D_n(x)}{dx^2} + \left(n + \frac{1}{2} - \frac{1}{4} x^2\right)D_n(x) = 0
\end{equation}
löst.
-Mit $M_{k,m}(z)$ geschrieben resultiert
+Mit $M_{k,m}(x)$ geschrieben resultiert
\begin{equation}
- D_n(z) = \frac{
- \Gamma \left( {\textstyle \frac{1}{2}}\right) 2^{\frac{1}{2}n + \frac{1}{4}} z^{-\frac{1}{2}}
+ D_n(x) = \frac{
+ \Gamma \left( {\textstyle \frac{1}{2}}\right) 2^{\frac{1}{2}n + \frac{1}{4}} x^{-\frac{1}{2}}
}{
\Gamma \left( {\textstyle \frac{1}{2}} - {\textstyle \frac{1}{2}} n \right)
}
- M_{\frac{1}{2} n + \frac{1}{4}, - \frac{1}{4}} \left(\frac{1}{2}z^2\right)
+ M_{\frac{1}{2} n + \frac{1}{4}, - \frac{1}{4}} \left(\frac{1}{2}x^2\right)
+
\frac{
- \Gamma\left(-{\textstyle \frac{1}{2}}\right) 2^{\frac{1}{2}n + \frac{1}{4}} z^{-\frac{1}{2}}
+ \Gamma\left(-{\textstyle \frac{1}{2}}\right) 2^{\frac{1}{2}n + \frac{1}{4}} x^{-\frac{1}{2}}
}{
\Gamma\left(- {\textstyle \frac{1}{2}} n\right)
}
- M_{\frac{1}{2} n + \frac{1}{4}, \frac{1}{4}} \left(\frac{1}{2}z^2\right).
+ M_{\frac{1}{2} n + \frac{1}{4}, \frac{1}{4}} \left(\frac{1}{2}x^2\right).
\end{equation}
-In \cite{parzyl:abramowitz-stegun} sind zwei Lösungen $U(a, z)$ und $V(a,z)$
+In \cite{parzyl:abramowitz-stegun} sind zwei Lösungen $U(a, x)$ und $V(a,x)$
\begin{align}
- U(a,z) &=
+ U(a,x) &=
\cos\left[\pi \left({\textstyle \frac{1}{4}} + {\textstyle \frac{1}{2}} a\right)\right] Y_1
- \sin\left[\pi \left({\textstyle \frac{1}{4}} + {\textstyle \frac{1}{2}} a\right)\right] Y_2
\label{parzyl:eq:Uaz}
\\
- V(a,z) &= \frac{1}{\Gamma \left({\textstyle \frac{1}{2} - a}\right)} \left\{
+ V(a,x) &= \frac{1}{\Gamma \left({\textstyle \frac{1}{2} - a}\right)} \left\{
\sin\left[\pi \left({\textstyle \frac{1}{4}} + {\textstyle \frac{1}{2}} a\right)\right] Y_1
+ \cos\left[\pi \left({\textstyle \frac{1}{4}} + {\textstyle \frac{1}{2}} a\right)\right] Y_2
\right\}
@@ -142,43 +142,43 @@ mit
\frac{\Gamma\left({\textstyle \frac{1}{4} -
{\textstyle \frac{1}{2}}a}\right)}
{2^{\frac{1}{2} a + \frac{1}{4}}}
- e^{-z^2/4}
+ e^{-x^2/4}
{}_{1} F_{1}
\left({\textstyle \frac{1}{2}}a + {\textstyle \frac{1}{4}},
{\textstyle \frac{1}{2}} ;
- {\textstyle \frac{1}{2}}z^2\right)\\
+ {\textstyle \frac{1}{2}}x^2\right)\\
Y_2 &= \frac{1}{\sqrt{\pi}}
\frac{\Gamma\left({\textstyle \frac{3}{4} -
{\textstyle \frac{1}{2}}a}\right)}
{2^{\frac{1}{2} a - \frac{1}{4}}}
- z e^{-z^2/4}
+ x e^{-x^2/4}
{}_{1} F_{1}
\left({\textstyle \frac{1}{2}}a + {\textstyle \frac{3}{4}},
{\textstyle \frac{3}{2}} ;
- {\textstyle \frac{1}{2}}z^2\right)
+ {\textstyle \frac{1}{2}}x^2\right)
\end{align}
der Differentialgleichung
\begin{equation}
- \frac{d^2 y}{d z^2} - \left(\frac{1}{4} z^2 + a\right) y = 0
+ \frac{d^2 y}{d x^2} - \left(\frac{1}{4} x^2 + a\right) y = 0
\end{equation}
beschrieben. Die Lösungen $U(a,z)$ und $V(a, z)$ können auch mit $D_n(z)$
ausgedrückt werden
\begin{align}
- U(a,z) &= D_{-a-1/2}(z) \\
- V(a,z) &= \frac{\Gamma \left({\textstyle \frac{1}{2}} + a\right)}{\pi}
- \left[\sin\left(\pi a\right) D_{-a-1/2}(z) + D_{-a-1/2}(-x)\right].
+ U(a,x) &= D_{-a-1/2}(x) \\
+ V(a,x) &= \frac{\Gamma \left({\textstyle \frac{1}{2}} + a\right)}{\pi}
+ \left[\sin\left(\pi a\right) D_{-a-1/2}(x) + D_{-a-1/2}(-x)\right].
\end{align}
In den Abbildungen \ref{parzyl:fig:dnz} und \ref{parzyl:fig:Vnz} sind
-die Funktionen $D_n(z)$ und $V(a,z)$ mit verschiedenen Werten für $a$ abgebildet.
+die Funktionen $D_n(x)$ und $V(a,x)$ mit verschiedenen Werten für $a$ abgebildet.
\begin{figure}
\centering
- \includegraphics[scale=0.3]{papers/parzyl/img/D_plot.png}
- \caption{$D_n(z)$ mit unterschiedlichen Werten für $n$.}
+ \includegraphics[scale=0.35]{papers/parzyl/img/D_plot.png}
+ \caption{$D_n(x)$ mit unterschiedlichen Werten für $n$.}
\label{parzyl:fig:dnz}
\end{figure}
\begin{figure}
\centering
- \includegraphics[scale=0.3]{papers/parzyl/img/v_plot.png}
- \caption{$V(a,z)$ mit unterschiedlichen Werten für $a$.}
+ \includegraphics[scale=0.35]{papers/parzyl/img/v_plot.png}
+ \caption{$V(a,x)$ mit unterschiedlichen Werten für $a$.}
\label{parzyl:fig:Vnz}
\end{figure} \ No newline at end of file